De nouvelles recherches suggèrent que la gravité classique – celle décrite par la théorie de la relativité générale d’Einstein – pourrait avoir la capacité d’enchevêtrer la matière, même si la gravité elle-même n’est pas fondamentalement quantique. Cela remet en question notre compréhension de la façon dont la gravité interagit avec le monde quantique et soulève des questions fascinantes sur la nature de la réalité à son niveau le plus fondamental.
Depuis des décennies, les physiciens recherchent une théorie unifiée qui mélange harmonieusement deux piliers de la physique moderne : la mécanique quantique, qui régit le comportement bizarre des particules aux échelles atomique et subatomique, et la relativité générale, qui décrit la structure à grande échelle de l’univers et la force de gravité comme la courbure de l’espace-temps.
Un point de friction clé dans cette quête est l’idée de la gravité quantique. Ce cadre hypothétique propose que la gravité, comme d’autres forces fondamentales, existe sous forme de paquets discrets appelés gravitons. Contrairement aux photons (les quanta de lumière), les gravitons n’ont jamais été observés directement et leur existence reste théorique. Certains physiciens se demandent même si la gravité doit être quantifiée.
Pour ajouter à la complexité, une expérience de pensée proposée par le physicien Richard Feynman en 1957 a longtemps servi de pierre de touche potentielle pour détecter la gravité quantique. Feynman a imaginé placer un objet, par exemple une pomme, dans un état particulier appelé superposition quantique, où il existe simultanément à plusieurs endroits jusqu’à ce qu’il soit observé. Selon Feynman, introduire un deuxième objet et observer si son interaction gravitationnelle avec la pomme « superposée » persiste même après l’effondrement de la superposition de la première pomme indiquerait la présence d’une gravité quantique à l’œuvre.
Cet intrication – la connexion effrayante entre deux particules quelle que soit la distance – a été expliquée par l’échange de gravitons virtuels dans les interprétations modernes de l’expérience de Feynman. Cependant, les physiciens Joseph Aziz et Richard Howl de Royal Holloway, Université de Londres, ont présenté une nouvelle tournure. Ils soutiennent que même sans gravité quantique, la gravité classique pourrait potentiellement emmêler la matière par un mécanisme différent.
Leur idée repose sur des particules virtuelles, des fluctuations temporaires qui apparaissent et disparaissent selon les règles de la théorie quantique des champs. Aziz et Howl proposent que ces particules virtuelles pourraient servir d’intermédiaires dans l’intrication entre les objets, agissant comme intermédiaires même si le champ gravitationnel lui-même reste classique. Pensez-y comme deux personnes se chuchotant des secrets par l’intermédiaire d’une troisième personne qui relaie les messages : même si les expéditeurs d’origine ne sont pas directement connectés, ils s’emmêlent à cause de cet intermédiaire.
Ce « quasi-intrication » ne serait pas aussi fort que l’intrication médiée par les gravitons quantiques, et ses effets seraient probablement plus faibles que ceux prédits pour la véritable gravité quantique. L’observation de ces corrélations subtiles entre les particules pourrait potentiellement distinguer les deux scénarios lors d’expériences futures.
Même si l’idée selon laquelle la gravité classique provoque l’intrication peut sembler contre-intuitive, Aziz et Howl soulignent qu’elle n’exclut pas nécessairement la gravité quantique. Cela suggère simplement une autre voie possible pour explorer l’interaction complexe entre la gravité et le monde quantique.
La vérification expérimentale de ce concept reste un défi de taille, nécessitant un contrôle incroyablement précis des systèmes afin de minimiser les influences externes susceptibles de perturber les états quantiques délicats (phénomène connu sous le nom de décohérence).
Néanmoins, les travaux d’Aziz et Howl ouvrent de nouvelles voies de recherche et repoussent les limites de notre compréhension de la gravité. Leurs découvertes mettent en évidence le potentiel de connexions inattendues entre des domaines apparemment disparates de la physique et mettent l’accent sur les vastes inconnues qui se trouvent encore au cœur de l’univers. La recherche de la gravité quantique se poursuit, alimentée par des idées révolutionnaires comme celle-ci, qui nous obligent à réexaminer la nature même de la réalité elle-même.
